電氣化驅動(dòng)技推動(dòng)新能源汽車(chē)達到“雙積分”目標

電子電氣是新能源汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)。在2017年中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )上，與會(huì )專(zhuān)家強調指出，今后新能源汽車(chē)電子電氣將向“六化一控”(高頻化、集成化、模塊化、智能化、系統化、綠色化與全數字控制)發(fā)展，新能源汽車(chē)電子電氣器件的性能、可靠性與智能化應用，新型高頻器件的發(fā)展，電力電子設備和系統發(fā)展技術(shù)將成為行業(yè)創(chuàng )新的關(guān)注點(diǎn)和核心，電子電氣技術(shù)進(jìn)步影響著(zhù)新能源汽車(chē)向電動(dòng)化和智能化方向邁進(jìn)。

從2017年開(kāi)始，隨著(zhù)新能源汽車(chē)補貼政策退坡，中國新能源汽車(chē)市場(chǎng)正式進(jìn)入“政策驅動(dòng)市場(chǎng)”向“市場(chǎng)驅動(dòng)市場(chǎng)”轉型期。中國政府即將推出的《乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗量與新能源積分并行管理辦法》也將新能源汽車(chē)產(chǎn)量和單車(chē)續駛里程作為核心計分目標。在國家政策驅動(dòng)和汽車(chē)電氣化的大趨勢下，除了單車(chē)續駛里程，電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力及舒適性也被提出較高要求，替代內燃機的電動(dòng)機紛紛開(kāi)啟種類(lèi)繁多的驅動(dòng)結構方案，為使汽車(chē)制造商能夠靈活應對各種驅動(dòng)技術(shù)，全球汽車(chē)零部件供應商博格華納研發(fā)出新型電氣化專(zhuān)業(yè)解決方案——eDM電驅模塊以滿(mǎn)足汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的需求。

eDM電驅模塊實(shí)現動(dòng)力和舒適性二合一

博格華納專(zhuān)門(mén)為純電動(dòng)車(chē)研發(fā)了集成eGearDrive變速器電子驅動(dòng)橋和電機的減速器集成驅動(dòng)電機模塊eDM(Electric Drive Module)，不僅能很好的滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力及舒適性需求，也帶來(lái)更緊湊，更輕和更高的性?xún)r(jià)比。

和傳統發(fā)動(dòng)機最高五六千轉每分鐘的轉速相比，電機最高轉速可達10000rpm 左右，高轉速在實(shí)現動(dòng)力性的同時(shí)，對減速器齒輪性能要求很高。為適應電動(dòng)機的高速特性，博格華納在2015 年收購雷米電機，研發(fā)出集成電機和其先進(jìn)的eGearDrive變速器電子驅動(dòng)橋總成為一體的eDM電驅模塊。

博格華納eDM電驅模塊傳承了博格華納高精度的齒輪工藝，使用鋁壓鑄殼體，通過(guò)采用緊湊的輕量化設計，進(jìn)一步簡(jiǎn)化部件，有效將整車(chē)重量減輕至75kg。與競品驅動(dòng)模塊相比，減重15kg，長(cháng)度縮短104mm，不僅能滿(mǎn)足當前新能源汽車(chē)輕量化及綠色節能的要求，其可擴展和緊湊型設計可幫助OEM實(shí)現車(chē)輛更高的傳動(dòng)效率。博格華納動(dòng)力驅動(dòng)系統武漢工程中心總監張相宏表示，“eGearDrive變速器電子驅動(dòng)橋和HVH250電機整合而成的eDM電驅模塊在結構上非常緊湊，在最大扭矩、體積和效率方面表現優(yōu)異，重量進(jìn)一步減輕，給客戶(hù)的安裝、維護和運行帶來(lái)很大便利。”

博格華納eDM電驅模塊

從結構上看，eDM電驅模塊右側體積較大部分為電機(如上圖所示)，左側經(jīng)過(guò)固定傳動(dòng)比齒輪后將動(dòng)力傳遞到差速器，再由差速器分配到兩側車(chē)輪。模塊使用了高精度螺旋齒輪，齒輪采用斜齒設計，齒型改進(jìn)后嚙合總重合度> 4，更低的齒隙使噪音有效降低。同時(shí)，通過(guò)表面拋光減少閃點(diǎn)溫度，進(jìn)一步提升高速性能，實(shí)現齒輪部分傳遞效率>97%。

eDM電驅模塊高精度螺旋齒輪

eDM電驅模塊最終實(shí)現模塊傳遞扭矩最高可達315Nm，輪上持續扭矩和輪上峰值扭矩分別達到1450Nm和2500Nm，最高輸入轉速達12000r/min，實(shí)現系統傳動(dòng)效率大于93%，以更高的穩定性、牽引力和低噪音性能，給電動(dòng)汽車(chē)駕乘者帶來(lái)流暢、安靜的駕駛體驗。

eDM電驅模塊電機為整車(chē)加速提供強勁動(dòng)力

eDM電驅模塊的電機采用博格華納收購的雷米HVH250電機，該電機可應用于混合動(dòng)力及純電動(dòng)車(chē)型，具有效率高、體積小和輕量化的特點(diǎn)。對于電機的結構設計，張相宏表示，“通過(guò)采用斜極設計，扭矩波動(dòng)小于5%，達到良好的降噪效果。”

HVH250電機采用永磁體轉子，使用先進(jìn)的高壓發(fā)夾式矩形銅線(xiàn)定子繞組技術(shù)(HVH)，電機功率密度，扭矩和功率密度均達到行業(yè)領(lǐng)先水平。由于導線(xiàn)排列整齊緊湊，表面積大，便于熱量的傳導，能有效進(jìn)行冷卻。 可實(shí)現高效率和高持續功率。“電機本身在不同的結構中都可以應用，HVH250電機模塊化設計可根據應用需求做到不同的規格組合和性能。”

扁銅線(xiàn)定子繞組技術(shù)(HVH)可提升電機效率和性能并降低噪音

在車(chē)輛駕駛過(guò)程中，噪聲也是電動(dòng)車(chē)一項重要性能指標，eDM噪聲的階次和發(fā)動(dòng)機有所不同，為降低車(chē)內噪音，博格華納針對集成后的eDM 噪聲進(jìn)行了優(yōu)化。張相宏表示，“通過(guò)轉子斜極，齒輪輪廓優(yōu)化，外殼剛度增強，eDM的電機噪音水平目前達到近場(chǎng)噪音為85分貝，駕駛室噪音35分貝的領(lǐng)先水平。”

在電機冷卻方面，張相宏坦言，可采用油冷或水冷，根據應用要求通過(guò)CFD分析和試驗驗證，減低電機溫升，達到最佳的持續產(chǎn)品功率。“采用油冷對定轉子和軸承冷卻是博格華納產(chǎn)品的高性能高耐久性的優(yōu)勢特征，但國內采用定子水冷更普遍，這將限制電機的持續功率為油冷的2/3，以免發(fā)生轉子溫度超限產(chǎn)生退磁。”

應用于純電動(dòng)汽車(chē)的電機需要有較大的功率、力距以及持續的功率。HVH250水冷電機持續功率達到60KW，峰值功率為140KW，為整車(chē)的加速性提供了良好的支持。

eGearDrive變速器電子驅動(dòng)橋以高效傳動(dòng)延長(cháng)行駛里程

eDM電驅模塊的中eGearDrive變速器電子驅動(dòng)橋系統專(zhuān)為電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)設計，可適用于不同車(chē)型、不同能效比的電動(dòng)車(chē)。eGearDrive變速器電子驅動(dòng)橋采用高效的齒輪機構，結構緊湊，自重較低。通過(guò)高效的齒輪傳動(dòng)和緊湊輕巧的設計顯著(zhù)延長(cháng)電動(dòng)車(chē)的行駛里程，從而降低汽車(chē)對電池容量的要求。因具有較高的扭矩性能，該系統可廣泛適用于各類(lèi)電動(dòng)車(chē)輛，包括高性能電動(dòng)跑車(chē)、電動(dòng)橋車(chē)及電動(dòng)商用車(chē)。

博格華納最早的 eGearDrive31-01型與特斯拉一起研發(fā)。Tesla Roadster Sport 版從靜止加速到 96km/h 只需要 3.7s 時(shí)間，傳動(dòng)系統的高效率功不可沒(méi)，31-01型eGearDrive現已被Tesla收購。2011年，博格華納為福特汽車(chē)的首款量產(chǎn)純電動(dòng)車(chē)TransitConnect配套了31-03型eGearDrive。福特汽車(chē)的這款純電動(dòng)汽車(chē)是基于“北美2010年度卡車(chē)”的全球版TransitConnect開(kāi)發(fā)的，旨在配備城市物流車(chē)隊，最高時(shí)速121km/h，充滿(mǎn)電后可行駛129km。

這款產(chǎn)品同時(shí)還應用在CODA純電動(dòng)汽車(chē)上，它可以實(shí)現峰值300Nm的扭矩傳遞，14000r/min的高輸入轉速。由于采用了無(wú)油泵的飛濺式潤滑方式，結構簡(jiǎn)單，總成質(zhì)量?jì)H為32.5 kg。31-03型eGearDrive可以完全勝任前驅的A級和B級電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統，同時(shí)配備寬泛的減速比可供選擇，減速齒輪的重合度大于4，具有較高的承載量和運行效率。為了方便實(shí)現和電機的機械接口布置，31-03型eGearDrive使用了獨特的法蘭式連接器連接到電機殼體上，并可以通過(guò)調整安裝布置角度以滿(mǎn)足不同車(chē)型的需求。

除了應用于電動(dòng)轎車(chē)的單速比31-XX系列產(chǎn)品之外，博格華納還研發(fā)了可縱置布置的應用于商用車(chē)的32-XX系列產(chǎn)品以及具有3個(gè)擋位應用于電動(dòng)客車(chē)的34-XX系列產(chǎn)品。eGearDrive將博格華納專(zhuān)利技術(shù)和100多年的動(dòng)力系統經(jīng)驗融于一體，由于其優(yōu)異表現，eGearDrive獲得2010年度美國《汽車(chē)新聞》PACE大獎。

除了以上介紹的電驅動(dòng)產(chǎn)品外，博格華納還有用于48V系統的后驅集成電機驅動(dòng)(eRDM)、集成電四驅驅動(dòng)(eAWD)，這些目前尚在研發(fā)階段，預計到2020年就能實(shí)現量產(chǎn)。對于未來(lái)eDM電驅模塊的走向，張相宏表示，“eDM現在是電機和eGearDrive的集成，下一步會(huì )是控制器、電機和減速箱等集成在一起，未來(lái)博格華納將給客戶(hù)帶來(lái)更全面系統的電動(dòng)解決方案。”